靜電捕集法在瀝青煙氣治理中的應(yīng)用

李振新

【摘要】瀝青煙氣中含有多種致癌物質(zhì)，需對其進行處理。靜電捕集法具有占地小、操作管理簡單、凈化效率高、無二次污染、其脫除焦油可回收利用等優(yōu)點，廣泛用于瀝青煙氣治理。本文闡述了靜電捕集法在瀝青煙氣治理中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】瀝青煙氣；焦油；治理方法；靜電捕集法

瀝青生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生瀝青煙氣，煙氣主要組成包括非甲烷總烴及微量苯并[a]芘等。非甲烷總烴指存在于環(huán)境空氣中除甲烷以外的所有碳氫化合物的總稱，包括有烷烴、烯烴、芳香烴、炔烴和含氧烴等。大氣中多環(huán)芳烴類物質(zhì)的存在，是引起呼吸道癌癥發(fā)病率上升的一個重要原因。

苯并[a]芘系致癌物質(zhì)，在瀝青油煙中，其通常附在直徑在8.0um以下的顆粒上。瀝青中苯并[a]芘含量為2.5%～3.5%，加熱瀝青時會有苯并[α]芘散發(fā)在空氣中。由于瀝青煙氣對周圍環(huán)境和人群健康均會造成不利影響，因此，在國內(nèi)外瀝青煙氣的治理受到了越來越高的重視。為減輕瀝青煙氣污染，同時回收有用物質(zhì)──焦油，進行煙氣治理勢在必行。

1.瀝青煙氣治理方法

瀝青煙氣是一種細微的冷凝物，其粒徑多在0.1～1μm之間，容易揮發(fā)，屬于高溫、高濕、高粘煙氣。對于此種極為分散、濃度不太大的煙氣治理，若使用一般的收塵方法將得不到理想的凈化效果，因此需要采用適合其特點的凈化技術(shù)。最常用的凈化技術(shù)是燃燒法、靜電捕集法、吸附法三種，其中燃燒法處理率高，但須另建焚燒爐，并加溫至800～900℃，因此投資大，適用于煙氣量大的企業(yè)，目前國內(nèi)已投入運行的有鞍鋼化工總廠，天津第一石化廠等。吸附法的優(yōu)點是投資省，處理率高（可達98%以上），適用于煙氣量小的企業(yè)，目前國內(nèi)已投入運行的有武鋼集團耐火材料廠，但吸附法大多采用布袋除塵器回收，如遇煙道明火，將燒毀布袋。近年來，在靜電技術(shù)迅速發(fā)展的帶動下，靜電捕集法廣泛應(yīng)用于瀝青煙氣治理方面。

2.靜電捕集法

靜電捕集法優(yōu)點是占地小、操作管理簡單，通常適用于中等煙氣量的企業(yè)，目前國內(nèi)已投入運行的有上海碳素廠等，具體工藝采用熱管換熱器+靜電捕集凈化設(shè)施+活性炭吸附處理，其處理工藝流程圖見圖1。

2.1熱管換熱器

從瀝青生產(chǎn)設(shè)備出來的煙氣匯集到主煙道中，此時的煙氣溫度穩(wěn)定性較差，最高溫度在180℃以上，而靜電捕集凈化設(shè)施的設(shè)計處理煙氣溫度為70～110℃，最高允許溫度不能超過150℃。煙氣溫度不宜低于70℃，否則瀝青焦油與粉塵粘結(jié)，極易結(jié)焦，通過凈化設(shè)施時，粘附在設(shè)備表面，將使工藝管路堵塞，從而影響設(shè)備的正常運行，大大降低設(shè)備的凈化效率。而當煙氣溫度大于150℃時，瀝青煙氣中氣態(tài)烴所占比例提高，將會增大捕集難度，想要保證設(shè)備的凈化效率，需要采取降溫措施。

傳統(tǒng)的方法是采用濕式靜電捕集器，但此法增加了污水處理帶來的二次污染。在靜電捕集凈化設(shè)施前的煙氣管道中增加熱管換熱器（加冷卻水，進行換熱冷卻），熱管的受熱部分處于煙氣的流道中。這樣煙氣通過熱管時，迅速發(fā)生熱量交換，煙氣中熱量傳給冷卻水，煙氣溫度降低。與此同時，被加熱后的冷卻水進入靜電捕集凈化設(shè)施下面的焦油收集池外的夾層，用于焦油保溫，避免其冷卻凝結(jié)。

熱管換熱器在瀝青煙氣處理中具有以下優(yōu)點：

（1）冷卻水和瀝青煙氣被換熱器的中間隔板完全分開，分別處于兩個通道中，且均在熱管外流動，降低設(shè)備磨損的同時避免了堵灰現(xiàn)象的發(fā)生。

（2）在運行過程中，由于每根熱管都是獨立的傳熱單元，單根熱管因為腐蝕、超溫等原因而損壞，不會影響整個系統(tǒng)的運行。

（3）由于熱管的傳熱特點，換熱器具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、操作簡單等優(yōu)點、使得煙氣溫度易于調(diào)節(jié)，有著很好的冷卻效果。

（4）熱管管壁溫度可控性強，煙氣側(cè)熱管管壁溫度易于調(diào)整，可以保證其在露點以上，管壁粘附積灰問題得到了有效解決。

2.2靜電捕集凈化設(shè)施

靜電捕集凈化設(shè)施的工作原理是設(shè)施中的電場產(chǎn)生電暈放電，放電產(chǎn)生于正負電極之間，在脈沖高壓電下對空氣放電，從而產(chǎn)生等離子體。等離子體內(nèi)中的OH-、O2-、H+、O3等打開各種有害氣體的分子鍵，使之分解為簡單分子，從而使非甲烷總烴、苯并[a]芘、氮氧化物等有害氣體降解和氧化，最終產(chǎn)物為二氧化碳及水，對人體無害。靜電捕集凈化設(shè)施采用直流迭加脈沖的新技術(shù)，使設(shè)備中的油霧微粒瞬間凝并成大顆粒油滴，而被收集在集油板上，并在等離子體的轟擊下被沉降到焦油收集池內(nèi)。與此同時，等離子體中的高能活性自由基對沒形成大油滴的油量微粒、有機物質(zhì)和異味進行降解處理，從而保證了設(shè)備具有很高的凈化率和長清洗周期。靜電捕集凈化設(shè)施的主要組成部分是均流板格柵層、等離子電場凈化層及異味凈化層。

（1）均流板格柵層

使瀝青煙氣均勻通過凈化設(shè)施，保證設(shè)施具有較高的煙氣凈化效率，同時利用機械碰撞、重力沉降的原理，使板面上形成的大顆粒油滴進入焦油收集池內(nèi)，定期由焦油加工廠回收。

（2）等離子電場凈化層

為降低運行成本，等離子電場按功率大小一般分為二級。第一級凈化選用大功率等離子電源，凈化0.1μm以下的瀝青煙氣；第二級凈化選用小功率等離子電源，徹底消除前一級凈化后的殘余物質(zhì)。

（3）異味凈化層

強化型凈化設(shè)備還增設(shè)異味消除裝置，瀝青煙氣通過孔板式加吸附力強的材料精濾，濾料為活性炭，在廢氣凈化的同時有效消除異味。

靜電捕集法的凈化率可達95%以上，經(jīng)處理后的瀝青煙氣可以滿足國家排放標準。

3.總結(jié)

瀝青生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣是一種高溫、高濕、高粘煙氣，濃度不太大、又極為分散，處理難度大，需要采用適合瀝青煙氣特點的技術(shù)來凈化。靜電捕集法具有占地小、操作管理簡單、凈化效率高、無二次污染、其脫除焦油可回收利用等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于瀝青煙氣治理。

參考文獻

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